Зубчатая передача

(19) 1)5 Е 16 Н 1/О РСТЙЕНИЕ ПАТЕНТНОСТВО СССРТЕНТ СССР) ГОСУ А ВЕД М (ГОС А сц 3р %цщ ВТ,09.882.93. Бюл. М 5.чно-производственноеобъединениеологии машиностроения "ЦНИИТ. Попов, В.Н. Бухтияров, Г.Н. Гамрек.Д. Белянский, Н.Н. Крылов и Г,Н.оворсков свйдетельство СССР 80, кл. Р 16 Н 1/08, 1976.ЧАТАЯ ПЕРЕДАЧАбретение относится к машиностроеможет быть использовано там, где 2.(46) О .О (71) Н у по т хн маш" (72) В А лидзе А Свис н (56) А т %53 9 (54) 3 Б (57)И о У СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2требуется передача вращательного движения от одного органа машины другому с измерением скорости вращения. Целью изобретения является повышение контактной прочности и увеличение ресурса кинематической. точности передачи. Зубчатая передача содержит шестерню 1 и колесо 2 с соединенными между собой звольвентнымиразноим/ениным/иррофилямй 3 (участки АК - ВС) и А К - В С ) как у головок 4, так и у ножек 5 зубьев 6. В торцовом сечении передачи вершинные точки А, В (шестерни 1) и А В (колеса 2) разноименных эвольвентных/ /профилей 3 головки 4 соединены между собой дугой окружности г(г) с центром О в1793131 15 20 25 шинным точкам 35 40 45 точке пересечения нормалей, проведенным к указанным вершинным точкам А, В, А, В . Разноименные эвольвентные профили 3 у ножек 5 зубьев 6 во впадине между двумя соседними зубьями 6 соединены между собой кривой КС (К С ), огибающей головку 4 Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всехотраслях машиностроения, где требуетсяпередача вращательного движения от одного органа машины другому с изменениемскорости вращения.Широко известна эвольвентная зубчатая передача.Недостатками эвольвентной зубчатойпередачи являются низкая нагрузочная способность термически улучшенных передач;доступных для обработки червячными фрезами с зубьями их быстрореза, а так женизкий ресурс кинематический точности.Указанные недостатки эвольвентнойпередачи проявляются в виде образованияпитинга в околополюсной зоне на боковойповерхности зубьев и неравномерного износа активных поверхностей зубьев.В результате питинг (усталостное выкрашивание) вынуждает конструктораснижать допускаемые нагрузки для эвольвентной зубчатой передачи, а неравномерных износ боковой поверхности зубьев сэвольвентным профилем снижает кинематическую точность, плавность работы передачи в процессе ее эксплуатации.Наиболее близкой к предлагаемой пе. редаче по технической сущности и достигаемому эффекту (прототипом) являетсязубчатая передача.Зубчатая передача обязательно выполняется в заполюсном варианте зацепленияс прямолинейной формой зубьев в их продольном направлении, Одно из колес снабжено прижатыми к его торцам шайбами,наружный диаметр которых больше начальной окружности колеса,Недостатками передачи чрезмерно высокая степень точности изготовления какпередачи, так и редуктора в целом для получения замкнутости контактных линий и устранения щелей между торцами зубчатыхколес и торцами шайб для удержания смазки в зоне передачи усилия,Достичь эту цель практически невозможно, а нарушение замкнутости контактных линий, необходимой для образования зуба 6 и представляющей собой линию, эквидистантную удлиненной эпициклоиде, описываемой в неподвижном пространстве центром 0(0 ), окружности тт, соединяющей вершинные точки А, В, (А, В) профилей 3 головки 4 зуба 6, 3 ил,масляного кармана, не позволяет реализовать повышение контактной прочности передачи,Так как передача обязательно выполняется с заполюсным зацеплением, она имеет недостаточный коэффициен торцового перекрытия,меньший единицы, так как в ней используется только выходная половина от всей длины рабочего участка линии зацеп 10 ления, т.е. перекрытие при зацеплении зубьев шестерни и колеса отсутствует.Это означает, что передача является виброактивной и обладает низкой кинематической точностью. Целью изобретения является повышение контактной прочности и увеличение ресурса кинематической точности эвольвентной зубчатой передачи.Поставленная цель достигается тем, что в торцовом сечении передачи вершинные точки разноименных эвольвентных профилей головки соединены между собой дугой окружности с центром в точке пересечения нормалей, проведенных к указанным верРазноименные эвольвентные профили уножек зубьев во впадине между двумя соседними зубьями соединены между собой кривой, огибающей головку зуба и пред-. 30. ставляющей собой линию, эквидистантную удлиненной эпициклоиде, описываемой внеподвижном пространстве центром окружности, соединяющей вершинные точки профилей головки зуба,Признаки, отличающие предложенную конструкцию зубчатой передачи от прототипа, являются не только новыми, но и существенными, так как придают предложенной передаче новые качества,Созданы две дополнительные линии зацепления, благодаря которым в местах наибольшего износа эвольвентных профилей снижены контактные напряжения, а следовательно, снижена сила трения и неравномерность износа активных поверхностей зубьев и износ их вообще,Вследствие замедления износа эвольвентного профиля у вершины и корня зуба1793131 уст ног ша су же вепи та н р зуб дли сни нынаг ло бол ши чем зуб кол ны за сеч пер 2,прлов: (ше про уча це ния пр оеу и дер сое ми 5 6 новлена причина пульсации передаточ- АК-ВС и А К -В С ) как у головок 4, так и у// //числа на протяжении каждого углового ножек 5 зубьев 6. а в процессе работы передачи, поэтому . В торцовом сечении (фиг. 1) пяереда/чи/ ественно снижены контактные напря- вершйнные точки А, В, (шестерни 1) и А В ия в околополюсной зоне активной по (колеса 2) разноименных эвольвентных прор ности зуба, именно там, где образуется филей 3 головки 4 соединены между собой т нг у эвольвентных эубчатйх передач, дугой окружности-Кг/) с центром 0 в точке к как перегрузки приходились именно на пересечения нормяалей,проведейнымуктату сну, что, естественно, существенно по- занным вершинйым точкам А, В, А, В/ ы ает контактную прочность предложен . Разноименные эвольвентные профили о передачи и ее ресурс кинематической 3 у ножек 5 зубьев 6 во вйадине между двумя оч ости; -"соседними зубьями 6 соединены между соБлаодаря снижению контактных на- бой кривой КС.(К С ), огибающейголовку 4 я ений по всей активной поверхности зуба 6 и представляющей собой линию, экев вследствие увеличения суммарной 15 видистантйую удлййейной эпициклоиде, ы контактныхлиний, . а также благодаря описываемой в неподвижном пространстве ению неравномерности.наноса актив- центром Оо) ) окружности су), соединяю/поверхностей зубьев, а следователь- щей вершинныеточкиА, В(А, В ) профилей о, благодаря снижению динамических3 головки 4 зуба 6.узок во время работы передачи пред Уравнение удлиненной эпициклоиды енная передача обладает существенно аей нагруэочной способностью и боль+ О/ г 1 + г 2 , оресурсом кинематической точности(г 1 + 2) соз ф - я с 8уНафиг.1 изображенсасхемазацепленйя 25 ( 1. 2) 1) :г 1 ф ), ев шестерни и колеса; на фиг. 2 - зуб са передачи в аксонометрии с контакт- где Х, У. - координатй удлиненной эпицик-и линиями, у которого вся поверхность, лоиды; сключением торцов, является активной; . г 1, г 2 - делительные"радиуСы оуестерйи а иг 3 - контур зуба колеса в нормальном 30 и колеса, нии, на котором показаны направленияуо - угол поворота центра делительноймещения контактных линий., окружности шестерни (колеса) при ее каче- Передача содержит шестерню 1, колесо нии без скольжения по делительнойокружазноименныв эвольвент/йые участки ности колеса (шестерни); о илей 3 зубьев (АК-ВС, А.К -В С ), го й - радиус центра 0(0/) окружности ра/ / а 4 зуба, ножка 5 зуба, зуб 6 колеса . диуса г(г/). терни), . Координаты линии, огибающей головку 0(0 ) - центр окружности радиуса г(г ), 4 эуба 6, представляющейсобой линию К С/ оп ягающей разноименные эвольвентные (КС), эквидистантную удлиненной эпицикили головки зуба шестерни(колеса), 40, лоиде определяют следующим образом, К. - линия зацепления эвольвентных Сначала находят координаты удлинентков профилей зубьев, -ной э/пициклоиды, которую описывает центр К - начало рабочего участка линии за- О (О ) по ее уравнению, представленному и ения эвольвентных участков и новых выше, затем строят тотее участок, который оп лнительныхучастков профилей зубьев, 45 используется в зацеплении, и строят по КМ - дополнительная линия зацепле- интересующему участку эпйцикялоиды эккоторую описывает в неподвижйом видистантную кривую, отстоящую от эпио транстве контактная точка К при своем циклоиды на расстоянии, равйом радиусумещении по дуге окружности радйуса. г(г), которая будет огибающей головку 4 зу) головки зуба в точку Д, 50 ба 6.. - дополнительная линия зацепле- В процессе работы передача в точке Кя которую описывает в неподвижном(фиг. 1) на входе в зацепление зубьев имеет ро транствеконтактнтаятточкайприсвоем контактную линию КК, представленную на ер мещении в точку В,фиг. 2.в 1 и ш 2- направление вращения шес Эта контактная линия представляет сор и и колесабой сумму двух контактных линий: контактредложенная зубчатая передача со- ной линии базовой эвольвентнойпередачи,ит шестерню 1 и колесо 2 (фиг, 1) с длина которой в точке К равна нулю, и кониненными между собой эвольвентны- тактной линии, расположенной на дополниазноименными профилями 3 (участки1793131 7 8тельной поверхности головки 4 (фиг. 1) зуба будет реализовываться только одна контакколеса 6, которая располагается на ширине тная линия, Этот участок ли/нии зацепленияколеса 6, равной осевому шагу косозубого заключен между точками К и Ки равен 0,5колеса (или на всей ширине прямозубого основного шага.колеса).; 5 Начиная от точки К , снова будут дейВо время дальнейшего вращения шес-. ст/в/оеар две контактные линии, а именнотерня приводит. во вращательное движение К К и ММ (фиг. 2), которые перемеща//колесо и возникают уже две контактные ли- ются в направлении к точке 1 (фиг. 1) и котонии: :, . ..:, рые, придя в точку , сольются в однуна дополнительной поверхности голо контактнуюлинию.О.(фиг,2).вки 4 (фиг. 1) зуба колеса 6 также оченьНаправления перемещения контактныхдлинная и контактная линия на базовой линйй продемонстрированы на фиг. 3.эвольвентной поверхности, длина которой .Таким образом; на входном участке ли-:очень быстро возросла от нуля до макси- . нии зацепления К 1. от К до К добавлена//мальной величины, соответствующей осево контактная лйния, действующая от Кдо М,му шагу косозубого колеса.:, а на вь)родном участке линии зацепления К.Далее в процессе работы передачи, ког- от К до 1. добавлена контактная линия,/да рэдиальйые линии симметрии зуба коле- действующая от й до 1са 6 и впадины шестерни 5 совместятся с . Входной и выходной участки линии залинйей межосевого перпендикуляра пере цепления К приходятся именно йа взаимодачи, дополнйтельная линия зацепления КМ действие вершины и корня зубьев передачи,реализуется полйостьв; контактная лйнйя, которые наиболее изнашиваются, что являобразующая в неподвижном пространстве ется причиной неудовлетворительной раболийию зацепления КМ, йридет вточку М тыэвольвентной передачи.(фиг. 1). -:; ., : . 25. Поэтому благодаря резкому снижениюЧто же касается контактной линии базо- контактных напряжений нэ указанных входвой эвольвентной передачи, движущейсяот ном и вйходном участках линии зацепленияточки К к точке ., то ойа опиш/ет в неподвиж-за счет ввода.на этих участках дополнительномпространствеучастокКК линиизацеп- ных контактных.линий существенно повыления и к рассматриваемому моменту 30 щена контактйая прочность зубчатойвр//емени контактная линия придет в точку передачи, а также сйиженизнос зубьев поК,т,е, недойдетдо полюса Р 0,25 р(основ- обе стороны полюсной линии зубьев шес- .ного шага).: " . . " терни и колеса, что такжесущественно поПридальнейшемвращениизвейьевпе- высило ресурс кинематической точностиредачи на актйвных поверхностях передачи 35 передачи, Ф о р м у л э и 3 о б р е т е н"и яОкружностй с центром:в точке пересечения Зубчатая передача, содержащая Шес- нормалей, проведенным. к указанным вертерню и колесо с соединенными-между Со- шинным точкам, а разноименные эвольвен- бой "звольвентными рэзноименнымй тные профили у ножек зубьев во впадине. профилямикак утоловок; так и у ножек, о т- междудвумя соседними зубьями соединены ли ч а ю щ эя с ятем; что,"с целью повыше- между собой кривой, огибающей головку зуния контактной прочности й увеличения ре- ба и представляющей собой линию, эквидисурса кинематической точнОсти передачи, в стантную удлиненной эйициклоиде, торцовом сечении передачи вершинныеописываемой в неподвижной пространстве точки разноименных эвольвентных профи- центром окружности, соединяющей верлей головкисоединены между собой дугой шинные точки профилей головки зуба.к.а изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 490 Тираж ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5